[發(fā)明專利]一種加工光束空間傳輸指向精度檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710014871.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN106735963B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章云;賈默涵;董洋;張大興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/70
• 分類號(hào): B23K26/70;B23K26/067;B23K26/064
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 何銳

本發(fā)明公開了一種加工光束空間傳輸指向精度檢測(cè)裝置，包括激光發(fā)生部分、光路部分、振鏡系統(tǒng)以及檢測(cè)部分。激光器、擴(kuò)束鏡、反射鏡一依次固定在水平方向光路上，方位旋轉(zhuǎn)通光軸及反射鏡二固定于豎直方向光路，俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸與方位旋轉(zhuǎn)通光軸連接置于光路中，振鏡系統(tǒng)位于俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸后方，并與振鏡中驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接，水平陳列架和豎直陳列架上分別固定有位置敏感芯片陣列，通過(guò)工控機(jī)對(duì)射入振鏡的激光光束指向進(jìn)行控制。本發(fā)明所提供的裝置可以實(shí)現(xiàn)光束指向閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，且無(wú)需人為干預(yù)，可以實(shí)現(xiàn)激光光束的高速、高精度控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光光束精度控制系統(tǒng)，特別涉及一種加工光束空間傳輸指向精度檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

激光加工是利用光的能量經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)來(lái)加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面變形小。與傳統(tǒng)加工技術(shù)相比，激光加工技術(shù)具有材料浪費(fèi)少、在規(guī)模化生產(chǎn)中成本效應(yīng)明顯、對(duì)加工對(duì)象具有很強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

激光加工屬于無(wú)接觸加工，并且高能量激光束的能量及其移動(dòng)速度均可調(diào)。它可以對(duì)多種金屬、非金屬加工，特別是可以加工高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)的材料。激光可用于切割、表面處理、焊接、打標(biāo)和打孔加工等，也可以用于激光表面處理，包括激光相變硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。在歐洲，對(duì)高檔汽車車殼與底座、飛機(jī)機(jī)翼以及航天器機(jī)身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術(shù)。

然而，通過(guò)激光對(duì)大尺度構(gòu)件進(jìn)行加工時(shí)，在激光光束傳輸過(guò)程中，其指向精度收到傳輸光路各部件裝配與運(yùn)動(dòng)精度影響，往往難以達(dá)到高精度的需求，從而影響構(gòu)件加工質(zhì)量。因此，有必要針對(duì)現(xiàn)有的激光加工裝備穩(wěn)定性差、精度低等局限性問題，提出一種滿足高速、高精度加工要求以及可自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)募庸す馐臻g傳輸指向精度檢測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可滿足高速、高精度要求，并具備反饋功能的加工光束空間傳輸指向精度檢測(cè)裝置。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種加工光束空間傳輸指向精度檢測(cè)裝置，包括底板，還包括激光發(fā)生部分、光路部分、振鏡系統(tǒng)以及檢測(cè)部分；所述激光發(fā)生部分包括固定在底板上的用以產(chǎn)生激光的激光器；所述光路部分包括擴(kuò)束鏡、反射鏡一、方位旋轉(zhuǎn)通光軸、力矩電機(jī)一、反射鏡二、俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸、力矩電機(jī)二以及方位旋轉(zhuǎn)通光軸支架；其中擴(kuò)束鏡固定于底板上，并位于激光器的激光光束輸出端一側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光光束直徑和發(fā)散角的改變；所述反射鏡一固定于底板上，并位于擴(kuò)束鏡的右側(cè)，用以實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)束鏡輸出的激光光束的方向改變，使激光光束方向變?yōu)樨Q直向上；所述方位旋轉(zhuǎn)通光軸與反射鏡二通過(guò)方位旋轉(zhuǎn)通光軸支架固定于反射鏡一反射后的出光方向，俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸與方位旋轉(zhuǎn)通光軸相連且垂直于方位旋轉(zhuǎn)通光軸，并位于經(jīng)反射鏡二反射后的出光方向；所述方位旋轉(zhuǎn)通光軸與力矩電機(jī)一連接，力矩電機(jī)一驅(qū)動(dòng)方位旋轉(zhuǎn)通光軸旋轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)光路改變；所述俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸與力矩電機(jī)二連接，力矩電機(jī)二驅(qū)動(dòng)俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸旋轉(zhuǎn)并實(shí)現(xiàn)光路改變；所述檢測(cè)部分包括工控機(jī)、位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列二、位置敏感芯片陣列三、位置敏感芯片陳列架以及電子水平儀；所述位置敏感芯片陳列架由水平陳列架和垂直于水平陳列架的豎直陳列架組成；所述位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列三分別設(shè)于水平陳列架上，其中位置敏感芯片陣列一設(shè)于振鏡系統(tǒng)光路出口正下方，位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列三用于檢測(cè)方位旋轉(zhuǎn)通光軸旋轉(zhuǎn)后光束指向精度；位置敏感芯片陣列二設(shè)于豎直陳列架上，用于檢測(cè)方位旋轉(zhuǎn)通光軸與俯仰旋轉(zhuǎn)通光軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)后的光束指向；位置敏感芯片陣列一、位置敏感芯片陣列二以及位置敏感芯片陣列三分別與工控機(jī)相連接，以實(shí)現(xiàn)激光光束指向的控制；所述電子水平儀固定于振鏡系統(tǒng)的頂部，實(shí)現(xiàn)對(duì)振鏡系統(tǒng)傾角的測(cè)量。

上述激光器與擴(kuò)束鏡軸線相重合并且軸線平行于底板所在平面。

上述反射鏡一、反射鏡二均與光路呈45度夾角。

上述激光器、擴(kuò)束鏡均使用調(diào)整架作為其夾持裝置，所述調(diào)整架豎直設(shè)于底板上。